تولید هیدروژن از آب با نانودرخت‌ها و نور خورشید

مهندسان دانشگاه کالیفرنیا به منظور جمع‌آوری انرژی پاک خورشیدی جهت تجزیه آب و تولید سوخت هیدروژنی جنگلی از درخت‌های نانوسیمی ساخته‌اند. طبق گفته این محققان این نانوسیم‌ها که از مواد طبیعی فراوان شبیه اکسید روی و سیلیکون ساخته می‌شوند، راه ارزانی برای تولید انبوه سوخت هیدروژنی ارائه می‌کنند.

مهندسان دانشگاه کالیفرنیا به منظور
جمع‌آوری انرژی پاک خورشیدی جهت تجزیه آب و تولید سوخت هیدروژنی جنگلی از
درخت‌های نانوسیمی ساخته‌اند. طبق گفته این محققان این نانوسیم‌ها که از
مواد طبیعی فراوان شبیه اکسید روی و سیلیکون ساخته می‌شوند، راه ارزانی
برای تولید انبوه سوخت هیدروژنی ارائه می‌کنند.

دلی وانگ، یکی از این محققان، می‌گوید که شاخه‌ها و ساختار عمودی این
درخت‌ها منجر به حداکثر جذب انرژی خورشیدی می‌شوند، زیرا این ساختار عمودی
درخت‌ها نور را به خوبی جذب می‌کند، در حالی که سطح‌های تخت نور را به
آسانی منعکس می‌کنند. او اضافه می‌کند که این ساختار مشابه سلول‌های گیرنده
نور شبکیه‌ای در چشم انسان نیز است. در تصاویر زمین ارسالی از فضا، نور از
سطح‌های تختی مانند اقیانوس‌ها و صحراها به خوبی منعکس می‌شود، در حالی که
جنگل‌ها تاریک‌تر هستند.

 

 
این محققان آرایه نانوسیمی شاخه‌ای سه بعدی
ساختند که از فرآیندی بنام تجزیه الکتروشیمیایی نوری آب برای تولید گاز
هیدروژن استفاده می‌کند. تجزیه آب به فرآیند شکستن آب به اکسیژن و هیدروژن
به منظور استخراج گاز هیدروژن برای استفاده در پیل سوختی اشاره می‌کند. این
فرآیند از انرژی خورشیدی پاک بدون هیچ محصول جانبی گاز گلخانه‌ای استفاده
می‌کند.

کی سان، رهبر این گروه تحقیقاتی، گفت: “هیدروژن در مقایسه با سوخت فسیلی
سوخت پاکی است، اما در حال حاضر هیدروژن مصرفی ارزان تولید نمی‌شود.”

با جمع‌آوری بیشتر نور خورشید با استفاده از ساختار نانودرخت عمودی، این
محققان راهی برای تولید موثرتر سوخت هیدروژنی در مقایسه با نمونه‌های مشابه
مسطح، ارائه کرده‌اند.

سان گفت که این ساختار شاخه‌ای عمودی بازده گاز هیدروژن را نیز حداکثر
می‌کند. برای مثال، در سطح وسیع و مسطحِ یک دیگ از آب جوش، حباب‌های برای
رسیدن به سطح باید بزرگ باشند. در این ساختار نانودرختی، حباب‌های گازی
خیلی کوچک هیدروژن می‌توانند خیلی سریع‌تر استخراج شوند. سان گفت: “بعلاوه
با این ساختار، ما سطح ویژه را برای واکنش‌های شیمیایی حداقل ۴۰۰ هزار
برابر کرده‌ایم.”

این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Nanoscale منتشر
کرده‌اند.